案例3 交通指揮中心基坑逆作法施工過(guò)程模擬

1、案例案例3 交通指揮中心基坑逆作法施工過(guò)程模擬交通指揮中心基坑逆作法施工過(guò)程模擬v中科院計(jì)算技術(shù)研究所中科院計(jì)算技術(shù)研究所工程概況v 合肥市新交通大廈于合肥市瑤海區(qū)與廬陽(yáng)區(qū)交界合肥市新交通大廈于合肥市瑤海區(qū)與廬陽(yáng)區(qū)交界，建筑面，建筑面積積93200，包括超高層塔樓、裙房和設(shè)于塔樓及裙房外圍包括超高層塔樓、裙房和設(shè)于塔樓及裙房外圍的純地下室的純地下室，上述各建筑部分均擬置于同一筏形基礎(chǔ)底盤(pán)上述各建筑部分均擬置于同一筏形基礎(chǔ)底盤(pán)上。上。工程概況v 其其基坑西側(cè)、北側(cè)與軌道基坑西側(cè)、北側(cè)與軌道1、2號(hào)線(xiàn)大東門(mén)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)緊鄰，號(hào)線(xiàn)大東門(mén)站圍護(hù)結(jié)構(gòu)緊鄰，與南側(cè)與南側(cè)4、7層居民樓最近點(diǎn)相距約層居民樓最近

2、點(diǎn)相距約68m，地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使，地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為用年限為100年，基坑安全等級(jí)為一級(jí)，采用同一基礎(chǔ)底板，年，基坑安全等級(jí)為一級(jí)，采用同一基礎(chǔ)底板，基坑施工擬采用基坑施工擬采用“地下連續(xù)墻復(fù)合墻、水平結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻復(fù)合墻、水平結(jié)構(gòu)逆做法逆做法”，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下支護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻連續(xù)墻。主樓范圍地層信息v 基坑擬建場(chǎng)區(qū)存在的特殊性巖土主要包括填土、軟土、膨基坑擬建場(chǎng)區(qū)存在的特殊性巖土主要包括填土、軟土、膨脹土和風(fēng)化巖。脹土和風(fēng)化巖。各土層參數(shù)如下：各土層參數(shù)如下：地地 層層 代代 號(hào)號(hào)巖土名稱(chēng)巖土名稱(chēng)雜填土雜填土粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土粉土粉土粉細(xì)砂粉細(xì)砂強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖巖中等風(fēng)化泥

3、質(zhì)中等風(fēng)化泥質(zhì)砂巖砂巖壓縮模量壓縮模量(MPa)31011133580泊松比泊松比0.30.250.30.30.30.3內(nèi)聚力內(nèi)聚力(kN/m3)0302503535內(nèi)摩擦角內(nèi)摩擦角( )81516253030天然重度天然重度(kN/m3)17.519.720.320.521.022.0地層建模v 基坑最大開(kāi)挖深度為基坑最大開(kāi)挖深度為26.4m，分，分5步開(kāi)挖。數(shù)值計(jì)算模型通步開(kāi)挖。數(shù)值計(jì)算模型通過(guò)過(guò)ABAQUS有限元軟件輔助建立計(jì)算網(wǎng)格模型，導(dǎo)入到有限元軟件輔助建立計(jì)算網(wǎng)格模型，導(dǎo)入到FLAC3D中中。其模型如下圖所示。其模型如下圖所示圍護(hù)結(jié)構(gòu)v 設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻，計(jì)算中采用實(shí)體模擬

4、，其參設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻，計(jì)算中采用實(shí)體模擬，其參數(shù)等效方法同案例數(shù)等效方法同案例1中鉆孔灌注樁的等效方式。中鉆孔灌注樁的等效方式。圍護(hù)結(jié)構(gòu)與土體間接觸關(guān)系v 地下連續(xù)墻與土體間的接觸作用，采用地下連續(xù)墻與土體間的接觸作用，采用interface單元模擬單元模擬，可以定義其摩擦角和粘聚力的大小。，可以定義其摩擦角和粘聚力的大小。模型邊界與本構(gòu)模型v 計(jì)算模型四周的外邊界僅約束邊界面法向位移，模型底部計(jì)算模型四周的外邊界僅約束邊界面法向位移，模型底部z=-100m采用固定約束，采用固定約束，z=0水平地表為自由表面。水平地表為自由表面。約束情約束情況如下圖所示況如下圖所示v 土體結(jié)構(gòu)計(jì)算采

5、用土體結(jié)構(gòu)計(jì)算采用Mohr-Coulumb本構(gòu)模型。本構(gòu)模型?；觾?nèi)支撐體系的模擬v 基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系有五層樓板和一層底板，均為鋼筋混凝基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系有五層樓板和一層底板，均為鋼筋混凝土澆筑?；觾?nèi)部結(jié)構(gòu)體系在土澆筑?；觾?nèi)部結(jié)構(gòu)體系在FLAC3D中按照殼中按照殼(Shell)單單元模擬，臨時(shí)鋼支撐采用梁元模擬，臨時(shí)鋼支撐采用梁(Beam)單元模擬，模擬過(guò)程中單元模擬，模擬過(guò)程中不考慮梁的自重。不考慮梁的自重?；娱_(kāi)挖施工步模擬v 根據(jù)施工方案，交通大廈基坑分根據(jù)施工方案，交通大廈基坑分5步開(kāi)挖，每步開(kāi)挖完成后步開(kāi)挖，每步開(kāi)挖完成后建樓板，并在主樓部分施工臨時(shí)支撐，待五層地下室開(kāi)挖建樓板，并

6、在主樓部分施工臨時(shí)支撐，待五層地下室開(kāi)挖完成后逆作施工，從下往上拆除臨時(shí)支撐并建樓板。完成后逆作施工，從下往上拆除臨時(shí)支撐并建樓板。v 在在數(shù)值模擬數(shù)值模擬中中，共有，共有12個(gè)工況，包括個(gè)工況，包括1個(gè)初始平衡步和個(gè)初始平衡步和5個(gè)個(gè)開(kāi)挖步以及開(kāi)挖步以及6步拆支撐建底板和樓板，步拆支撐建底板和樓板，各施工步如下圖。各施工步如下圖。12基坑開(kāi)挖施工步模擬6543基坑開(kāi)挖施工步模擬71098計(jì)算結(jié)果分析v 地表沉降地表沉降 受受基坑開(kāi)挖影響，基坑周邊土層產(chǎn)生不同程度的沉降位移，地表的基坑開(kāi)挖影響，基坑周邊土層產(chǎn)生不同程度的沉降位移，地表的最大沉降發(fā)生在沿基坑長(zhǎng)邊周?chē)畲蟪两蛋l(fā)生在沿基坑長(zhǎng)邊周?chē)?

7、圖中藍(lán)色部分圖中藍(lán)色部分)，最大沉降值為，最大沉降值為6.46mm。計(jì)算結(jié)果分析v 周邊周邊建筑沉降變形建筑沉降變形 下圖為基坑周邊建筑的沉降位移云圖。建筑與新交通大廈基坑外邊下圖為基坑周邊建筑的沉降位移云圖。建筑與新交通大廈基坑外邊緣距離最小值為緣距離最小值為8.25m，建筑離基坑外邊緣近的地方，沉降位移較為明顯，建筑離基坑外邊緣近的地方，沉降位移較為明顯，最大沉降位移為，最大沉降位移為2.15mm。 計(jì)算結(jié)果分析v 建筑沉降監(jiān)測(cè)建筑沉降監(jiān)測(cè) 基坑基坑開(kāi)挖每一步，都在建筑開(kāi)挖每一步，都在建筑關(guān)鍵點(diǎn)上布置了位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)關(guān)鍵點(diǎn)上布置了位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如下表所示測(cè)結(jié)果如下表所示 點(diǎn)號(hào)點(diǎn)號(hào)施工

8、步驟施工步驟J1J2J3J4J5J6J7J8J9J10主體基坑第一層開(kāi)挖主體基坑第一層開(kāi)挖,施工地下一層頂板施工地下一層頂板-0.43 -0.56 -0.46 -0.28 -0.15 -0.05 -0.09 -0.15 -0.22 -0.21主體基坑第二層開(kāi)挖，主體基坑第二層開(kāi)挖，施工地下二層樓板施工地下二層樓板-0.84-1.11 -0.94 -0.58 -0.32 -0.10 -0.15 -0.28 -0.38 -0.39主體基坑第三層開(kāi)挖，主體基坑第三層開(kāi)挖，施工地下三層樓板施工地下三層樓板-1.20 -1.58 -1.37 -0.87 -0.48 -0.16 -0.25 -0.46 -0.62 -0.63主體基坑第四層開(kāi)挖，主體基坑第四層開(kāi)挖，施工地下四層樓板施工地下四層樓板-1.42 -1.84 -1.63 -1.07 -0.60 -0.21 -0.33 -0.59 -0.80 -0.82主體基坑第五層開(kāi)挖，主體基坑第五層開(kāi)挖，施工地下五層樓板施工地下五層樓板-1.68 -2.15 -1.94 -1.32 -0.77 -0.30 -0.45 -0.78 -1.03 -